WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

После осаждения на подложке паров Te и Hg начинается рост кристаллитов, морфология и физические параметры которых определяются характером взаимо- их геометрических размеров. B [2] были определены действия атомов (или частичек) конденсированного ве- значения критической толщины пленки hcr 36 nm и щества между собой и с поверхностью подложки в радиуса изолированного островка Rcr 675 nm, меньзаданных условиях осаждения (степени пересыщения, ше которых возможен рост напряженного деформиротемпературы, скорости конденсации и т. п.) и, как было ванного слоя (островка) без образования MD. Если установлено, зависят от наличия на поверхности под- размеры островков превышают указанные, MD будут ложки структурных дефектов (дислокаций, границ зерен, генерироваться в пределах каждого из островков (после включений теллура, следов механических обработок и зарождения и до коалесценции они растут независит. п.) и кристаллографической ориентации поверхности. мо друг от друга). При коалесценции этих островков Последнее может быть обусловлено тем, что зароды- MD выгибаются на поверхности сращивания, образуя шеобразование происходит на электрически активных наклонные к гетерогранице дислокации, прорастающие точечных дефектах или их скоплениях на поверхности в эпитаксиальный слой. В дальнейшем с увеличением подложки [5], параметры и плотность которых, как было толщины слоя зерна-кристаллиты укрупняются [12], что показано выше, существенно зависят от ориентации соответствует принципу „эволюционной селекции“ [13], подложек. когда быстрее растут зерна превосходящих ориентаций, Действительно, на плоскости {110} CT наблюдается, при этом число зерен и протяженность границ между никак правило, двумерный рост МСТ, который начинает- ми уменьшаются. Подчеркнем, что, как отмечалось выся с образования отдельных плоских или уплощенных ше, химический состав зерен с увеличением их толщины трехмерных островков, которые при их коалесценции постепенно изменяется, обогащаясь Hg, что приводит к образуют „лужицы“ (рис. 2, a). Даже на начальных образованию сетки MD не только на гетерогранице, но стадиях роста поверхность зародышей гладкая и не и в объеме зерен.

имеет перпендикулярных подложке выступов фигур ро- Зародыши-кристаллиты, состоящие из нескольких ста. Очевидно, в этом случае корректны приведенные атомов, разориентированы по отношению к подложвыше рассуждения относительно образования MD в ке и друг к другу [4]. Преимущественная ориентасплошном эпитаксиальном слое. При использовании в ция зародышей-кристаллитов происходит с увеличением качестве подложек плоскостей {111} CT, как правило, площади контакта зародыша и подложки, причем главнаблюдается трехмерное зародышеобразование: „нали- ным фактором, определяющим ориентацию зародышей, пание“ на подложке отдельных трехмерных остров- является анизотропия энергии границы раздела подложков — „холмиков“ (рис. 2, b). Вероятность двумерно- ка/зародыш. При сращивании таких зародышей на стадии го или трехмерного зародышеобразования определяется образования первого сплошного слоя эта разориентация в основном соотношениями поверхностных свободных может приводить к дополнительной генерации дислокаэнергий подложки, растущего слоя и границы раздела ций на границах сращивания.

l пленка/подложка [5]. Линейную плотность таких дислокаций Nd(i) можно В случае трехмерного зародышеобразования упругие оценить, воспользовавшись выражением для модели внусвойства зародышей в значительной мере зависят от трифазных границ (см., например, [14]): b/d = 2 sin(/2), Физика твердого тела, 2006, том 48, вып. 440 А.И. Власенко, З.К. Власенко, И.В. Курило, И.А. Рудый границам, но наклонных к гетерогранице MD, которая может распространяться и в зерна. В этом случае плотность MD определяется различием постоянных решеток сращиваемых островков.

На рис. 3 приведены экспериментальные кривые распределения Nd по толщине нарощенного слоя для двух структур CT/MCT с различной толщиной нарощенного слоя МСТ. Эти распределения Nd не однородны по толщине слоя и имеют общие особенности: вблизи металлургической границы Nd превышает ее значения в глубине слоя, что может быть обусловлено указанными выше причинами. Уменьшение плотности дислокаций в объеме слоя может быть связано с выходом части наклонных дислокаций на боковые поверхности структуры, а также с их взаимной аннигиляцией.

Обращает на себя внимание некоторое повышение плотности дислокаций в приповерхностной области пленки, наблюдавшееся также и другими авторами (например, в [15]). Это может быть обусловлено релаксацией термоупругих напряжений в процессе быстрого Рис. 3. Распределение плотности дислокаций Nd по толщине охлаждения системы, состоящей из различных по теплонарощенного слоя d для двух эпитаксиальных гетеросистем емкости контактирующих сред (в нашем случае конденразличной толщины.

сирующиеся пары Hg, Te, поверхность слоя, элементы конструкции контейнера и др.), а также возникающими температурными градиентами. В этом случае при где — угол разориентации торцевых поверхностей увеличении действующих в гетеросистеме напряжений, сращиваемых островков, d — среднее расстояние меж- как показано в [4], дислокации могут зарождаться на ду дислокациями, b — количественное значение век- поверхности наращиваемого слоя с образованием дистора Бюргерса (b = 0.4575 nm, за исключением плос- локационных полупетель.

кости {110} и направления вектора Бюргерса [110], 3.4. Распределение микротвердости по где b = 0.647 nm [2]). Расчет дает следующие значения толщине гетеросистемы. О структурном несоl Nd(i) при образовании малоугловых границ ( <5-10):

вершенстве гетерограницы свидетельствует распредеl например, для = 10 Nd(i) 103 cm-1, для = 5 ление по толщине структуры микротвердости HV l (рис. 4, a).

Nd(i) 2 · 106 cm-1. Таким образом, при >1-2 лиCравнивая эти данные с приведенным на рис. 4, b нейная плотность таких дислокаций может превышать сводным графиком зависимости микротвердости от солинейную плотность MD на гетерогранице (см. выше).

става твердого раствора, построенным по данным раПодчеркнем, что в этом случае оси дислокаций орибот [16–21] для объемных кристаллов (кривые микроентированы не параллельно, а наклонно к поверхности твердости твердых растворов характеризуются, согласно раздела гетеросистемы под углами, определяемыми назакону Курнакова, максимумом), можно сделать вывод клонами плоскостей сращивания островков.

об упрочнении всех слоев гетероструктуры. ДействиПри анализе дислокационных массивов на границах тельно, из рис. 4, a видно, что HV пленки изменяетсращивания необходимо учитывать и то, что отдельные ся от 460 MPa (на поверхности пленки) до 1000 MPa зародыши могут различаться по составу твердого рас(на расстоянии 17.5 µm от поверхности подложки).

твора. Это может быть связано как с различием адсорНа металлургической границе значение микротвердости бирующих свойств областей подложки вблизи центров составляет 740 MPa. Упрочнение наблюдается также и кристаллизации (что обусловлено наличием структурв объеме самой подложки (где на глубине 185 µm ных дефектов различной физико-химической природы), HV = 890 MPa вместо значения 500-550 MPa, характертак и с различием диффузионных параметров переноса ного для чистого CdTe).

атомов Cd и Hg между объемом зародышей и этими областями (поскольку на эти процессы могут, в част- Максимальные значения HV = 1000 MPa вблизи мености, накладываться различные по знаку и величине таллургической границы (где x 0.4) превышает макэлектрические и упругие поля, барьеры и др.). симальное значение HV 800 MPa для объемных криЕсли линейные размеры плоскостей сращивания таких сталлов с составом x = 0.70. Наблюдаемое в этой зародышей превышают критические Rcr (cм. выше), области упрочнение гетероструктуры можно объяснить на дислокационную стенку мало- или крупноугловых повышенной плотностью протяженных дефектов, в том границ накладывается также сетка параллельных этим числе MD, а также послерелаксационными остаточными Физика твердого тела, 2006, том 48, вып. Генерация дислокаций в варизонных гетеросистемах CdTe/CdHgTe на начальных стадиях... Наличие массивов дислокаций различного происхождения в гетеросистемах МСТ должно было бы приводить к очищению объема от точечных дефектов (вследствие эффектов их геттерирования) и улучшению электрических и фотоэлектрических параметров этих структур. Тем не менее этого, как уже отмечалось, не наблюдается, что может быть связано с образованием вблизи дислокаций рекомбинационно-активных атмосфер, наличие которых и приводит к ухудшению этих параметров [22,23].

4. Заключение Таким образом, в настоящей работе показано, что в эпитаксиальных варизонных гетеросистемах СТ/МСТ существует развитая система массивов дислокаций различного происхождения (несоответствия, проросших из подложки, на границах сращивания островков), которые наряду с остаточными послерелаксационными напряжениями приводят, в частности, к неравномерному по толщине упрочнению структуры. Вследствие имеющихся в системе напряжений указанные дислокации могут выгибаться и образовывать как наклонные, так и параллельные границе раздела гетеросистемы сектора.

Показано, что на поверхностях {110} и {111} подложки доминируют процессы коалесценции двумерных и трехмерных островков соответственно, при этом лиРис. 4. Распределение микротвердости HV по поперечному нейная плотность дислокаций на границах сращивания сечению гетеросистемы d (a) и зависимость микротвердости последних при увеличении углов разориентации >HV от состава x для объемных кристаллов твердого раствора может превышать эту величину для дислокаций несоотCdxHg1-x Te по данным [16-21] (b).

ветствия на границе раздела гетеросистемы.

Список литературы напряжениями, которые возникли в ней вследствие несоответствия постоянных решеток сопрягаемых материа[1] Физика соединений A2B6 / Под ред. А.Н. Георгобиани, лов. Упрочнение в области границы раздела возможно М.К. Шейнкмана. Наука, М. (1986). 320 с.

также вследствие наличия на гетерогранице выделений [2] I.V. Kurilo, I.O. Rudyj, O.I. Vlasenko. J. Cryst. Growth 204, второй фазы, в частности Те. При достаточно высокой 4, 447 (1999).

их концентрации поля напряжений от отдельных вклю[3] O.I. Vlasenko, V.N. Babentsov, Z.K. Vlasenko, V.V. Kremeчений могут накладываться и добавляться к указанным nitskiy, A.V. Ponedilok, I.A. Rudoy. Proc. Int. Conf. on Optical выше напряжениям.

Diagnostics of Materials and Devices for Opto-, Micro-, and Упрочнение в подложке может быть связано с наличиQuantum Electronics (OPTDIM’97). Kiev, Ukraine. SPIE ем объемной сетки MD (см. выше), а также с образова3359, 449 (1997).

нием диффузионной области переменного состава (так [4] М.Г. Мильвидский, В.Б. Освенский. Структурные дефекы называемое упрочнение) (рис. 1, b), которое приводит в эпитаксиальных слоях полупроводников. Металлургия, к затруднению процессов зарождения, перемещения и М. (1985). 160 с.

размножения дислокаций.

[5] И.П. Калинкин, В.Б. Алесковский, А.В. Симашкевич. ЭпиОбращает на себя внимание и упрочнение в притаксиальные пленки соединений AIIBVI. Изд-во ЛГУ, Л.

поверхностной области пленки. Так, значение микро(1978). 310 с.

твердости на поверхности (где x 0.2) соответствует [6] И.А. Рудый, И.В. Курило, И.С. Вирт, А.И. Власенко, составу объемного кристалла с x = 0.28. Такое увеличеМ.С. Фружинский. Тез. докл. IX Нац. конф. по росту ние HV может быть объяснено повышенной плотностью кристаллов (НКРК=2000). М. (2000). С. 252.

дислокационных полупетель, образующихся в этой об- [7] O.N. Tufte, E.L. Stelzer, J. Appl. Phys. 40, 11, 4559 (1969).

ласти при охлаждении гетеросистемы (это коррелирует [8] И.В. Курило, И.А. Рудый, А.И. Власенко. УФЖ 43, 2, с данными рис. 3). (1998).

Физика твердого тела, 2006, том 48, вып. 442 А.И. Власенко, З.К. Власенко, И.В. Курило, И.А. Рудый [9] Е.Ф. Венгер, М. Грендел, В. Данишка, Р.В. Конакова, И.В. Прокопенко, Ю.А. Тхорик, Л.С. Хазан. Структурная релаксация в полупроводниковых кристаллах и приборных структурах. Феникс, Киев (1994). 248 с.

[10] R.K. Sharma, B.B. Sharma. Ind. J. Phys. A 70, 4, 350 (1987).

[11] Ю.А. Тхорик, Л.С. Хазан. Пластическая деформация и дислокации несоответствия в гетероэпитаксиальных системах. Наук. думка, Киев (1983). 304 с.

[12] А.И. Власенко, З.К. Власенко, И.В. Курило, И.Е. Лопатинский, И.А. Рудый, А.В. Ляшенко. Оптоэлектроника и полупроводниковая техника 39, 51 (2004).

[13] Л.Н. Александров. Кинетика кристаллизации и перекристаллизации полупроводниковых пленок. Наука, Новосибирск (1985). 224 с.

[14] С.С. Горелик, М.Я. Дашевский. Материаловедение полупроводников и диэлектриков. Металлургия, М. (1988).

576 с.

[15] Р.А. Павлов, И.И. Лакуста, К.М. Поливанова. Физическая электроника. Вища шк., Львов (1992). В. 42. 77 с.

[16] R.N. Andrews, S.D. Walck, M.W. Price, F.R. Szofran, C.-H. Su, S.L. Lehoczky. J. Cryst. Growth 99, 1–2, 717 (1990).

[17] M. Schenk, A. Fissel. J. Cryst. Growth 86, 1–4, 502 (1988).

[18] S. Cole, M. Brown, A.F.W. Willoughby. J. Mater. Sci. 17, 7, 2061 (1982).

[19] И.В. Курило, И.М. Спитковский, А.Д. Шнейдер. Изв.

вузов. Физика 9, 130 (1974).

[20] И.В. Курило, В.П. Алехин, С.И. Булычев. Физикомеханические свойства теллуридов кадмия, ртути и их твердых растворов. Препринт. Ин-т металлургии им.

А.А. Байкова АН СССР, М. (1982). 92 с.

[21] Е.А. Балагурова, Э.Н. Хабаров. Изв. вузов 7, 133 (1976).

[22] А.И. Власенко, З.К. Власенко. ФТП 33, 3, 277 (1999).

[23] А.И. Власенко, З.К. Власенко, С.В. Свечников, Д.Т. Таращенко. УФЖ 47, 7, 664 (2002).

Pages:     | 1 ||



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.